第23 卷 第2 期 2000 年4 月 鞍 山 钢 铁 学 院 学 报 Jour nal of Anshan I nstit ute of I . & S. Technology Vol .23 No .2 Ap r .2000 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! D MC!PI D 串级控制算法 吴丽娟 （鞍山钢铁学院 电子与信息工程学院，辽宁 鞍山 114002 ） 摘 要：把 DMC 控制和 PI D 控制相结合，给出 DMC!PI D 串级控制算法，该算法可作为 PI D 控制的改进方案之一，仿真证明了该方法的有效性. 关键词：预测控制；PI D 控制；串级控制 中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1000!1 4（2000 ）02!0120!03 动态矩阵控制（DMC）是近年来发展起来的一种新型预测控制算法，是基于非参数模型，滚动优化 实施并结合反馈校正的优化控制算法. 它具有对模型要求低，在线计算方便，控制综合质量好等优点，因 而得到了广泛应用. 该算法在实际应用时，存在抗干扰性与实时性相矛盾的问题，本文把 DMC 和 PI D 控制相结合既解 决了上述问题，又可作为PI D 控制的改进方案之一. 1 PI D 串级控制系统 PI D 串级控制系统结构如图1 所示. 该系统主回路和副回路采样周期可不同，副回路采样周期 T2 小，主回路采样周期 T1 大，可使副控 制对象响应速度快，主控制对象响应速度慢. 图1 PI D 串级控制系统 2 DMC 预测控制算法 （1 ）预测模型为 （2 ）滚动优化：性能指标 YPM（K ）= YPO（K ）+ A"uM（K ） !P（K ）为对象期望输出值 mi n J（K ）= !P（K ）- YPM（K !! !!）2 + "uM（K !! !!）2 R "uM（K ）= （AT@A+R）-1AT ［!P（K ）- YPO（K ）］ "u（K ）= CT"uM（K ） CT = （1 ，0 ，…，0 ） 收稿日期：1999 -11 -13 . 收稿日期：吴丽娟（19 - ），女，辽宁鞍山人，鞍山钢铁学院讲师. （1 ） （2 ） （3 ） 

23 卷 2 期 吴丽娟：DMC!PI D 串级控制算法 ·121· （3 ）反馈校正：输出误差 e（K + 1 ）= y（K + 1 ）- y 1（K + 1／K ） 其中，y（K + 1 ）为模型实际输出. 修正未来输出预测 !coz（K + 1 ）= !N1（K ）+ "e（K + 1 ） "=（h 1 ，h 2 ，…，hn ）T 为校正向量. 3 DMC 算法存在问题及解决方法 !"# 存在的问题 （4 ） （5 ） （1 ）难以达到理想的抗干扰性. 抗干扰性要求对干扰作出快速反应，希望有较小采样周期，但 DMC 算法在线计算比一般PI D 算法复杂，为了使维数不致过高而影响控制的实时性，往往不能把采样周期 取得过小. （2 ）DMC 控制采用加权方式对预测输出进行校正，不能分辨误差是由模型失配还是由干扰引起 的，校正参数难以兼顾鲁棒性和对干扰反应的快速性. !"$ 解决方法 把 DMC 和PI D 控制相结合构成 DMC!PI D 串级控制，系统如图2 所示. 副回路包含系统的主要干扰，采用PI D 控制，可取较小的时间常数，可及时克服进入对象的二次干 扰. 主回路控制采用 DMC 算法，目的在于获得良好的跟踪性能并对模型失配有较强的鲁棒性. 图2 DMC!PI D 串级控制系统 4 仿 真 设被控对象传递函数为 考虑三种控制方案：（1 ）DMC 控制，采样周期 T = 1 s ；（2 ）PI D 串级控制，内、外环对象分别为 G（s ）= 1 （s + 1 ）（s + 2 ）（5s + 1 ） G2（s ）= 1 （s + 1 ）（s + 2 ） G1（s ）= 1 5s + 1 （3 ）DMC!PI D 串级控制，内、外环同（2 ）. （1 ），（3 ）控制结果比较如图3 所示，图中 分别为出现d = 1 干扰的DMC 控制及DMC !PI D 串 级 控 制 结 果，串 级 结 构 大 大 改 善 了 DMC 控制的抗干扰性. 图3 抗干扰性比较 

·221· 鞍 山 钢 铁 学 院 学 报 2000 年 （2 ），（3 ）控制结果比较如图4 ，5 所示. 图4 跟踪性能 图5 增益失配时的响应 从仿真结果可见 DMC!PI D 串级控制的控制性能、跟踪性及鲁棒性均胜过 PI D 串级控制，可作为 PI D 串级控制的改进方案，在实际工业生产过程中有一定的应用价值. 参 考 文 献 ［1 ］ Sch mi dt G，Xi Y. A Ne W Desi gn Met hod f or Di gital Controllers based on Nonpara meteric Plant Models［R ］.I n ：tzaf estas S G ed . Applied Di gital Control Ammsterda m：Nort h!Holland ，1985 .93 "109 . ［2 ］ 王锦标，方崇智. 过程计算机控制［M］. 北京：清华大学出版社，1990 .40 "45 . ［3 ］ 席裕庚. 预测控制［M］. 北京：国防工业出版社，1993 .10 "18 . DMC!PI D series Control al gorit h m （School of electronic and I nf or mati on engi neeri ng ，Anshan I nstit ute of I . & S. technology ，Anshan 114002 ，Chi na ） WUli!juan abstract ：Co mbi ni ng t he DMC Wit h PI D control ，t his paper provi ded DMC!PI D series control al gorit h m Which can be used as t he pro moted met hod of PI D control . the si mulati on shoWs t he vali dit y of t he pro- posed al gorit h m. Key Words ：predicti ve control ；PI D control ；series cont orl （ReceiVed NoVe mber 13 ，1999 ） 

DMC-PID串级控制算法 作者： 吴丽娟， WU Li-juan 作者单位： 刊名： 鞍山钢铁学院,电子与信息工程学院,辽宁,鞍山,114002 鞍山钢铁学院学报 英文刊名： JOURNAL OF ANSHAN INSTITUTE OF IRON AND STEEL TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2000,23(2) 4次 被引用次数： 参考文献(3条) 1.Schmidt G;Xi Y A New Design Method for Digital Controllers Based on Nonparameteric Plant Models 1985 2.席裕庚 预测控制 1993 3.王锦标;方崇智 过程计算机控制 1990 本文读者也读过(9条) 1. 周立芳.钱积新.ZHOU Li-fang.QIAN Ji-xin 多变量多频预测与单频预测控制方法的比较[期刊论文]-石油 化工自动化2001(1) 2. 龙冯文.张春峰.毕效辉.LONG Feng-wen.ZHANG Chun-feng.BI Xiao-hui DMC-PID算法在大时延系统中的应 用[期刊论文]-电气传动2008,38(12) 3. 高梅娟.GAO Mei-juan 基于DMC-PID的串级温控系统设计[期刊论文]-工业仪表与自动化装置2005(6) 4. 张建国 预测-PID串级控制技术的研究与实现[会议论文]-2005 5. 黄成静.刘红军.王东风 DMC-PID串级主汽温控制系统[期刊论文]-华北电力大学学报2003,30(2) 6. 刘燕卿.刘飞 约束预测控制软件实现及仿真研究[会议论文]-2007 7. 齐臣坤.许敏.李少远 串级控制系统的预测控制仿真软件设计与实现[会议论文]-2004 8. 黄成静.刘红军.王东风 动态矩阵控制对锅炉燃料调节系统的仿真[期刊论文]-自动化仪表2004,25(6) 9. 李金霞.邱公伟 动态矩阵控制及其改进方法的仿真研究[期刊论文]-福州大学学报（自然科学版） 2004,32(5) 引证文献(4条) 1.盛娜.吴高锋.宁芳青 DMC-PID串级控制在焦炉加热中的应用[期刊论文]-工业控制计算机 2012(1) 2.宋艳苹.蒋建飞.王万召 DMPIC-PID串级过热汽温控制系统[期刊论文]-河南城建学院学报 2009(5) 3.黄成静.刘红军.王东风 动态矩阵控制对锅炉燃料调节系统的仿真[期刊论文]-自动化仪表 2004(6) 4.李玉红.刘红军.王东风.韩璞 简化的DMC-PID串级控制及其在汽温系统中的应用[期刊论文]-电力科学与工程 2003(4) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_asgtxyxb200002011.aspx